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JP6472726B2 - 基板液処理装置、基板液処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

基板液処理装置、基板液処理方法及び記憶媒体 Download PDF

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Description

本発明は、処理槽内に貯留された処理液に基板を浸漬して処理を行うにあたり、処理液中の薬液成分濃度の低下を防止する技術に関する。
半導体ウエハ等の基板に回路パターンを形成するためにフォトリソグラフィー技術が用いられる。所望の回路パターンが形成された後、レジスト膜はＳＰＭ液（Sulfuric acid hydrogen Peroxide Mixture（硫酸と過酸化水素水の混合液））を用いて基板から除去される。このレジスト除去処理は、例えば、複数枚（例えば５０枚）の基板を、ウエハボートなどと呼ばれる基板保持具に保持させた状態で、処理槽内に貯留されたＳＰＭ液中に浸漬することにより行われる。（例えば特許文献１を参照）。
複数枚の基板をまとめて一度に処理するバッチ処理を行う場合、基板の投入後に一気に反応が進むことにより、処理液中の薬液成分濃度が許容下限値を下回る。処理槽内での薬液成分濃度が許容下限値を下回っている期間が長いと、レジスト除去処理の所要時間が長くなる。
特開２０００−１６４５５０号公報
本発明は、基板を投入した直後における処理槽内の薬液成分濃度の低下期間を抑制することができる技術を提供することを目的としている。
本発明の一実施形態によれば、処理液が貯留され、貯留された処理液に基板が浸漬されて基板の処理が行われる処理槽と、前記処理液に対して、前記処理液を生成するための薬液成分を供給する薬液成分供給部と、前記処理液中に含まれる薬液成分の濃度を検出する濃度検出部と、前記濃度検出部により検出された薬液成分の濃度に基づいて、前記処理槽内の処理液中に含まれる薬液成分の濃度が予め定められた許容下限値未満とならないように、前記薬液成分供給部によって前記処理液に薬液成分を補充するフィードバック制御としての第１制御を実行する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１制御とは別に、前記処理槽内の処理液中に基板が投入される前若しくは投入された直後に、または基板の投入前から投入後にわたって、当該基板の投入に起因して生じる薬液成分濃度の低下を打ち消すために必要な予め定められた量の薬液成分を、前記薬液成分供給部により前記処理液に補充する第２制御を実行することを特徴とする、基板液処理装置が提供される。
本発明の他の実施形態によれば、処理槽に貯留された処理液に基板を浸漬することにより前記基板を処理する基板液処理方法であって、前記処理液中に含まれる薬液成分の濃度を検出し、検出結果に基づいて、前記処理槽内の処理液中に含まれる薬液成分の濃度が予め定められた許容下限値未満とならないように前記処理液に薬液成分を補充するフィードバック制御としての第１制御を実行することと、前記第１制御とは別に、前記処理槽内の処理液中に基板が投入される前若しくは投入された直後に、または基板の投入前から投入後にわたって、当該基板の投入に起因して生じる薬液成分濃度の低下を打ち消すために必要な予め定められた量の薬液成分を、前記処理液に補充する第２制御を実行すること、を備えた基板液処理方法が提供される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して上記基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。
上記本発明の実施形態によれば、基板の投入の後に薬液成分濃度が低下している期間を最小限に抑制することができる。
発明の一実施形態に係るＳＰＭ処理装置を備えた基板処理システムの全体構成を示す平面図である。 ＳＰＭ処理装置の構成を説明するための、処理槽の縦断面図を含む配管図である。 薬液成分濃度の変化と薬液補充動作を説明するためのタイムチャートである（比較例）。 薬液成分濃度の変化と薬液補充動作を説明するためのタイムチャートである（実施例）。
初めに、基板液処理装置の一実施形態であるＳＰＭ処理装置２を備えたウエハ処理システム１について図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。ウエハ処理システム１は、ＦＯＵＰ６の搬入出が行われる搬入出部１１と、ウエハＷの配列及び姿勢の変換を行うインターフェース部１２と、ウエハＷを乾燥する２つの乾燥処理部１３と、ＳＰＭ処理を行う２つのＳＰＭ処理部１４とを有する。
搬入出部１１には、外部の搬送装置との間でＦＯＵＰ６の受け入れ及び払い出しを行うための載置台１１１と、搬入出部１１内でＦＯＵＰ６を搬送する第１の搬送アーム１１２と、ＦＯＵＰ６に対するウエハＷの搬出入作業のためにＦＯＵＰ６を載置するための受け渡し台１１３と、ウエハＷを取り出した後のＦＯＵＰ６を一時的に保管するための保管棚１１４と、が設けられている。
第１の搬送アーム１１２は、載置台１１１、受け渡し台１１３及び各保管棚１１４のとの間でＦＯＵＰ６を搬送することができる。受け渡し台１１３は、搬入出部１１とインターフェース部１２とを仕切る仕切り壁１１５に固定されている。仕切り壁１１５には、ＦＯＵＰ６の前面に設けられた蓋体を着脱する機能を有する扉１２１が設けられている。
インターフェース部１２には、受け渡し台１１３上に載置されたＦＯＵＰ６に対してウエハＷの取り出し及び収納を行う２つの受け渡しアーム１２２と、ウエハＷの姿勢変換を行う姿勢変換装置１２４と、インターフェース部１２、乾燥処理部１３及びＳＰＭ処理部１４の間でウエハＷを搬送する第２の搬送アーム１２５とが設けられている。
受け渡しアーム１２２は回転自在なアーム台１２３上に設けられている。受け渡しアーム１２２は、複数のウエハＷを水平姿勢で上下方向に並べて保持することができる。姿勢変換装置１２４は、保持した複数のウエハＷをまとめて回転させることにより、ウエハＷが水平姿勢で上下方向に並んでいる状態、または、ウエハＷが垂直姿勢で水平方向に並んでいる状態にすることができる。第２の搬送アーム１２５は、垂直姿勢で水平方向に並んでいる５０枚のウエハＷをウエハ支持部１２６により保持した状態で、インターフェース部１２、乾燥処理部１３及びＳＰＭ処理部１４の間を水平移動することができる。
各乾燥処理部１３には、第２の搬送アーム１２５のウエハ支持部１２６を洗浄するアーム洗浄ユニット１３２と、洗浄後のウエハＷ及びウエハ支持部１２６の乾燥処理を行うウエハ乾燥ユニット１３１とが設けられている。
各ＳＰＭ処理部１４には、ＳＰＭ液を貯留するＳＰＭ処理槽２１と、ＳＰＭ処理後のウエハＷのリンス処理のためのリンス液例えば純水を貯留するリンス槽１４１とが設けられている。ＳＰＭ処理槽２１及びリンス槽１４１には、ウエハボート３及びその昇降機構３１が設けられている。ウエハボート３は、第２の搬送アーム１２５がウエハＷを保持するときと同じ姿勢及び配列で、複数のウエハＷを保持することができる。昇降機構３１は、ウエハボート３を、ウエハボート３と第２の搬送アーム１２５との間でウエハＷの受け渡しが行われる受け渡し位置と、ウエハボート３に保持されたウエハＷがＳＰＭ処理槽２１内のＳＰＭ液中に浸漬される処理位置との間で昇降させる。
図２に示すように、ウエハボート３は、紙面鉛直方向に延びる４本の棒状のウエハ支持部３２を有する。各ウエハ支持部３２には、その長手方向に沿って間隔を空けて複数（５０〜５２本程度）のウエハ保持溝（図示せず）が形成されている。ウエハ支持部３２は、昇降機構３１により昇降するベース（図示せず）に固定されている。
ＳＰＭ処理槽２１は、石英またはポリプロピレンから製造されている。外槽２１２が、ＳＰＭ処理槽２１の上端部の全周を取り囲んでおり、ＳＰＭ処理槽２１からオーバーフローしたＳＰＭ液を受ける。ＳＰＭ処理槽２１の上縁部には、Ｖ字形の複数の切欠き２１１が形成されている。このような切欠き２１１を設けることにより、ＳＰＭ処理槽２１の上端からＳＰＭ液がスムースに流出する。
ＳＰＭ処理槽２１内の底部には、ＳＰＭ処理槽２１内にＳＰＭ液を供給するための２本の棒状のＳＰＭ供給ノズル２２が設けられている。各ＳＰＭ供給ノズル２２には長手方向に間隔を空けて多数の吐出孔２２１が設けられている。ＳＰＭ供給ノズル２２は、ウエハボート３に鉛直姿勢で水平方向（図２の紙面鉛直方向）に間隔を空けて保持された状態でＳＰＭ処理槽２１内のＳＰＭ液中に浸漬されたウエハＷに向けて、斜め上方にＳＰＭ液を吐出する。
外槽２１２の底壁に循環ライン４１０の一端が接続されている。循環ライン４１０の他端側はＳＰＭ供給ノズル２２に接続されている。循環ライン４１０には、循環ライン４１０内に外槽２１２からＳＰＭ処理槽２１（ＳＰＭ処理槽２１内のＳＰＭ供給ノズル２２）に向かうＳＰＭ液の流れを形成するポンプ４１１と、ＳＰＭ液を加熱するヒータ４１２と、ＳＰＭ液中の固形不純物を取り除くフィルター４１３とが、この順で介設されている。ＳＰＭ処理装置２の通常運転時には、ポンプ４１１は常時稼働しており、ＳＰＭ処理槽２１から外槽２１２へとオーバーフローしたＳＰＭ液は、循環ライン４１０及びＳＰＭ供給ノズル２２を経て再びＳＰＭ処理槽２１内に戻される。
ＳＰＭ処理槽２１内に設けられた温度センサ２５により検出されたＳＰＭ液の温度に基づいて、ＳＰＭ処理槽２１内のＳＰＭ液の温度が予め定められた温度例えば１００℃〜１３０℃の範囲内の温度となるように、ヒータ４１２への供給電力が制御される。
ポンプ４１１の下流側において、循環ライン４１０から薬液成分濃度監視用のサンプリングライン４４０が分岐している。サンプリングライン４４０には、ＳＰＭ液中に含まれる薬液成分の濃度（すなわち、過酸化水素濃度及び硫酸濃度）を監視するための濃度測定器４４１が介設されている。サンプリングライン４４０の下流端は外槽２１２に接続されており、循環ライン４１０からサンプリングライン４４０に流入したＳＰＭ液は外槽２１２に戻される。
外槽２１２には、過酸化水素水供給ライン４２０を介して過酸化水素水タンク４２１が接続されている。過酸化水素水供給ライン４２０には、過酸化水素水供給ポンプ４２２、開閉弁４２３が順次介設されている。過酸化水素水タンク４２１、過酸化水素水供給ライン４２０及び過酸化水素水供給ポンプ４２２は、過酸化水素水供給部４２、すなわち第１の薬液成分供給部を構成する。
外槽２１２には、さらに、硫酸供給ライン４３０を介して硫酸タンク４３１が接続されている。硫酸供給ライン４３０には、硫酸供給ポンプ４３２、開閉弁４３３が順次開設されている。硫酸タンク４３１、硫酸供給ポンプ４３２及び開閉弁４３３は、硫酸供給部４３、すなわち第２の薬液成分供給部を構成する。
過酸化水素水供給ライン４２０を構成する配管は、外槽２１２の底壁付近の高さ位置で開口している。硫酸供給ライン４３０を構成する配管は、外槽２１２内の比較的高い高さ位置で開口している。このようにすることにより、比重の小さい過酸化水素水が、ＳＰＭ液に十分に混合される。なお、過酸化水素水供給ライン４２０を構成する配管は、外槽２１２の底壁に設けられた排出口（この排出口には循環ライン４１０が接続される）の内部に挿入され、当該配管の先端（開口端）は排出口の入口から例えば１ｃｍほど下方に位置させることが好ましい。
外槽２１２は、ＳＰＭ処理槽２１と同様に石英やポリプロピレンなどの透明な部材により形成されている。例えば光学式の液面センサ２４が、外槽２１２内の液位が予め定められた高さ以上となっているか否かを検出するために設けられている。液位が低い場合には、後述の薬液成分濃度のフィードバック制御とは無関係に、過酸化水素水供給部４２及び硫酸供給部４３により予め定められた比率で薬液成分が補充される。
フード部２３１がＳＰＭ処理槽２１及び外槽２１２を覆っている。フード部２３１は、ＳＰＭ処理槽２１及び外槽２１２から蒸発したＳＰＭの蒸気が拡散することによりウエハ処理システム１内を汚染することを防止する。フード部２３１内の雰囲気は、フード部２３１の下部側壁に接続された排気路２３３を介して、工場排気系に排出される。フード部２３１の上面には蓋部２３２が設けられている。ウエハＷの搬出入時には、蓋部２３２が開かれ、ウエハＷを保持したウエハボート３の昇降が可能となる。
また、ウエハ処理システムは、制御装置５を備える。制御装置５は、たとえばコンピュータであり、制御部５Ａと記憶部５Ｂとを備える。記憶部５Ｂには、ウエハ処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部５Ａは、記憶部５Ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することによってＳＰＭ処理装置２を含むウエハ処理システム１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置５の記憶部５Ｂにインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
ウエハ処理システム１の作用について以下に説明する。ウエハＷを２５枚ずつ収納したＦＯＵＰ６が、外部搬送ロボットにより載置台１１１に搬入される。このＦＯＵＰ６を、第１の搬送アーム１１２が受け渡し台１１３に移動する。
蓋体着脱機能を有する扉１２１が、ＦＯＵＰ６の蓋体を取り外す。ＦＯＵＰ６内に２つの受け渡しアーム１２２のいずれか１つが進入し、ウエハＷを取り出す。空になったＦＯＵＰ６に蓋体が取り付けられ、第１の搬送アーム１１２がこのＦＯＵＰ６を保管棚１１４に移動する。
アーム台１２３が回転して、受け渡しアーム１２２が姿勢変換装置１２４に対向する。ウエハＷが、受け渡しアーム１２２から姿勢変換装置１２４に渡される。
姿勢変換装置１２４は、ウエハＷの間隔調整及び姿勢変換を行い、その後、インターフェース部１２内に位置する第２の搬送アーム１２５にウエハＷを渡す。上記と同様の操作が他のＦＯＵＰ６から取り出された２５枚のウエハＷに対しても行われ、第２の搬送アーム１２５が５０枚のウエハＷを保持するようになる。すると、第２の搬送アーム１２５は、２つのＳＰＭ処理部１４のいずれか１つにウエハＷを搬入する。つまり、第２の搬送アーム１２５から上昇位置にあるウエハボート３にウエハＷが渡される。
次いで、ウエハボート３が降下してＳＰＭ処理槽２１内のＳＰＭ液中にウエハＷが浸漬されるとともに、フード部２３１の蓋部２３２が閉じられる。ウエハＷが予め定められた時間（例えば１０〜１５分間）ＳＰＭ液中に浸漬されることにより、ウエハＷの表面上にあるレジスト膜が除去される。このレジスト膜の除去処理（ＳＰＭ処理）及びＳＰＭ液の濃度管理については後述する。
次いで、蓋部２３２を開きウエハボート３を上昇させ、第２の搬送アーム１２５がＳＰＭ処理済みのウエハＷをウエハボート３受け取る。その後、蓋部２３２が閉じられる。第２の搬送アーム１２５はウエハＷをリンス槽１４１に搬入し、そこでウエハＷの純水リンスが行われる。次いでウエハＷは乾燥処理部１３へと搬送され、そこでＩＰＡ蒸気を用いたウエハＷの乾燥処理が行われる。ウエハＷが第２の搬送アーム１２５によりインターフェース部１２へと搬送される。
その後、５０枚のウエハＷは、上述した手順と逆の手順に従い、姿勢変換装置１２４により姿勢変換がされた後に、受け渡しアーム１２２によって２５枚ずつ元のＦＯＵＰ６に戻される。処理済みのウエハＷを収納したＦＯＵＰ６は、第１の搬送アーム１１２により載置台１１１上に移動される。
以下にＳＰＭ処理槽２１で行われるＳＰＭ処理及びＳＰＭの濃度管理について詳細に説明する。
ＳＰＭ液に関連する主要な化学反応は以下の通りである。
Ｈ2Ｏ2自己分解反応：Ｈ2Ｏ2 → Ｈ2Ｏ + 1/2Ｏ2
酸化還元反応：Ｈ2ＳＯ4 + Ｈ2Ｏ2 → Ｈ2ＳＯ5 + Ｈ2Ｏ → Ｈ2ＳＯ4 + Ｈ2Ｏ + 1/2Ｏ2
レジスト酸化反応：Ｈ2ＳＯ5 + Ｃ(resist) → Ｈ2ＳＯ4 + ＣＯ2
従って、ＳＰＭ液中のＨ2Ｏ2 (過酸化水素）及びＨ2ＳＯ4 （硫酸）の増減は以下の通りとなる。
Ｈ2Ｏ2 (過酸化水素）はレジスト酸化反応に寄与するカロ酸（Ｈ2ＳＯ5）を生成する反応により、また、自己分解反応により水に変わる。従って、ＳＰＭ液中に含まれる過酸化水素の総量及び濃度は時間経過とともに減少してゆく。
ＳＰＭ液中の硫酸の総量は、上記の化学反応によっては時間経過とともに減少することはない。しかしながら、上記の化学反応により過酸化水素に由来するかなり多くの量の水が生成されることにより、ＳＰＭ液中に含まれる硫酸の濃度は時間とともに減少してゆく。
また、上記に加えて、ＳＰＭ液中にレジスト付きウエハＷが浸漬されているときには、レジスト酸化反応が生じ、これに伴い酸化還元反応が促進されるため、ＳＰＭ液中の過酸化水素濃度が急激に減少する。また、過酸化水素濃度由来の水が増えるため、硫酸濃度も低下する。
上記以外の過酸化水素及び硫酸濃度の変化に影響を与える要因としては、比較的高温（例えば１００℃〜１３０℃）に加熱されているＳＰＭ液中に含まれる水が蒸発すること、処理済みのウエハＷがＳＰＭ処理槽２１からリンス槽１４１に搬送されるときに、ウエハＷと一緒にＳＰＭ液がＳＰＭ処理槽２１から持ち出されること等がある。しかしながら、これらの要因は、上記化学反応と比較すれば影響は小さい。
レジスト付きウエハＷを適切に処理するためには、ＳＰＭ液中のカロ酸濃度が適正範囲に維持されている必要があり、このためには過酸化水素濃度及び硫酸濃度が適正範囲に維持されている必要がある。
このため、ＳＰＭ液中の過酸化水素濃度及び硫酸濃度は、サンプリングライン４４０に設けられた濃度測定器４４１により常時監視されている。濃度測定器４４１により検出された過酸化水素濃度が予め定められた許容下限値（管理値）を下回ったときには、フィードバック制御により、過酸化水素水供給部４２によりＳＰＭ液中に過酸化水素水が供給される。過酸化水素水の供給は、開閉弁４２３を開き、過酸化水素水供給ポンプ４２２を駆動することにより行うことができる。同様に、濃度測定器４４１により検出された硫酸濃度が予め定められた下限値（管理値）を下回ったときには、フィードバック制御により、硫酸供給部４３によりＳＰＭ液中に硫酸が供給される。硫酸の供給は、開閉弁４３３を開き、硫酸供給ポンプ４３２を駆動することにより行うことができる。
上述の過酸化水素濃度のフィードバック制御は、例えば以下のようにして行われる。すなわち、濃度測定器４４１により過酸化水素濃度が予め定められた下限値を下回ったことが検出されたら、予め定められた一定量の過酸化水素を過酸化水素水供給部４２からＳＰＭ液中に供給する。このような供給のため、過酸化水素水供給ポンプ４２２として、定量ポンプ例えばダイヤフラムポンプを用いることができる。この一定量の過酸化水素の供給後に予め定められた時間が経過した後においても過酸化水素濃度が依然として下限値を下回っていたならば、さらに前述した一定量の過酸化水素をＳＰＭ液中に供給する。硫酸濃度のフィードバック制御も、同様にして行うことができる。なお、このフィードバック制御を「フィードバック制御１」とも呼ぶこととする。
ところで、バッチ処理装置においては、一度に多数（近年の一般的なバッチ処理装置では５０枚程度）のウエハが同時に処理される。従って、ＳＰＭ処理槽２１に多数のウエハＷを投入すると、ＳＰＭ液中の薬液成分が急激に消費され、薬液成分濃度が急激に低下する。このとき、フィードバック制御の応答速度を上げることが困難なため、ウエハＷ投入直後に急激に低下した薬液成分濃度が元に戻るまである程度の時間がかかる。薬液成分濃度が元に戻るまでの間、低いカロ酸濃度のＳＰＭ液でウエハＷが処理されることとなり、その結果、レジストを完全に剥離するために必要な時間が長くなる。
この問題を解決するため、本実施形態では、投入したウエハＷとＳＰＭ液との反応に起因してウエハＷ投入後に生じるＳＰＭ液中の薬液成分濃度の低下を推定し、この推定された薬液成分濃度の低下を打ち消すために必要な量（あるいはこの必要な量と概ね等しい量）の薬液成分を、ＳＰＭ液中へのウエハＷの投入（浸漬）前（好ましくは投入直前）に、過酸化水素水供給部４２及び硫酸供給部４３からＳＰＭ液中に予め定められた量の薬液成分を供給（先取り補充）している。このウエハＷ投入時の薬液成分の先取り補充時には上述したフィードバック制御が無効とされ、薬液成分の先取り補充が終了した後に上述したフィードバック制御が再び有効にされる。
薬液成分濃度の低下を打ち消すために必要な量は計算（シミュレーション）により求めてもよいし、実験により求めてもよいし、実験と計算を併用して求めてもよい。実験により求める場合は、例えば、通常のフィードバック制御だけを行っている場合において、ウエハＷがＳＰＭ処理槽２１内に投入されてから取り出されるまでの間に過酸化水素水供給部４２（または硫酸供給部４３）からＳＰＭ液中に供給された過酸化水素水（または硫酸）の量を測定し、この量を薬液成分濃度の低下を打ち消すために必要な量とみなすことができる。
ウエハＷの処理に起因するＳＰＭ液中の薬液成分濃度の低下は、一度に処理されるウエハＷの枚数（バッチサイズ）、ウエハ表面上に存在するレジスト膜の量を表示するパラメータ（厚さ、総面積または総体積等）、レジスト膜の種類、ＳＰＭ液のレジスト膜に対する反応性に影響を与えるレジスト膜への付加的処理（例えばイオン注入、アッシング）の有無または度合い（例えばイオン注入におけるイオン注入量）等の各種条件（以下、「被処理体パラメータ」とも呼ぶ）により影響を受ける。従って、被処理体パラメータを考慮して、薬液成分濃度の低下を打ち消すために必要な薬液成分の供給量（以下、「必要補充量」とも呼ぶ）を求めることが好ましい。様々な被処理体パラメータの組み合わせに対応する必要補充量は、制御装置５の記憶部５Ｂに格納しておくことができる。この場合、制御装置５は、ＳＰＭ処理装置２でこれから処理しようとしているウエハＷに関する被処理体パラメータを把握して、把握した被処理体パラメータに対応する必要補充量を記憶部５Ｂから引き出すことができる。これから処理しようとしているウエハＷに関する被処理体パラメータは、例えば、記憶部５Ｂに格納されたプロセスレシピを参照することにより、あるいは、半導体製造工場に設けられた様々な処理システムの動作を管理するホストコンピュータから情報を受信することにより、把握することができる。
上記のような制御手順を用いないで、プロセスレシピで上記先取り補充について予め規定しておいてもよい。すなわち、例えば、制御装置５の記憶部５ｂに格納されているプロセスレシピに、「未処理ウエハＷをＳＰＭ処理槽２１内に貯留されたＳＰＭ液に浸漬するためにウエハボート３を処理位置に下降させる」という動作を行う前に、「過酸化水素水供給部４２から毎秒Ｘ１リットルの流量でＹ１秒間過酸化水素水を供給する」という動作と、「硫酸供給部４３から毎秒Ｘ２リットルの流量でＹ２秒間過酸化水素水を供給する」という動作に対応する指令値をプロセスレシピに組み込んでおいてもよい。
また、通常、ウエハ処理システム１では、受け渡し台１１３にＦＯＵＰ６が置かれＦＯＵＰ６の蓋体が取り外された後であってかつ受け渡しアーム１２２がＦＯＵＰ６からウエハＷを取り出す前に、ＦＯＵＰ６内のウエハＷの収納状態を確認するマッピングという操作が行われる。このマッピング操作のためにインターフェース部１２に光学式のマッピングセンサ（図示せず）が設けられる。マッピング時に検出されたＦＯＵＰ６内に収納されているウエハＷの枚数のデータを、上記被処理体パラメータの一つとして用いることもできる。上述したように、プロセスレシピによりウエハＷ投入前の薬液補充について規定しておく場合には、マッピング時に検出されたウエハのデータに応じて、プロセスレシピで規定された薬液成分の供給時間を変更してもよい。つまり、例えば、１回の処理で５０枚のウエハＷが処理される場合（つまりバッチサイズが５０）において、１つの処理ロットの最後に処理されるウエハＷのバッチサイズが３０であるときには、ウエハＷ投入前の薬液成分の補充量をプロセスレシピで規定された量の例えば３／５とするような補正を行ってもよい。上記のウエハマッピングのデータを用いることに代えて、ＦＯＵＰ６からＳＰＭ処理槽２１までのウエハＷの搬送経路にウエハカウンタ（図示せず）を設け、このウエハカウンタにより測定されたウエハＷの枚数に基づいて、処理槽２１内で一度に処理されるウエハＷの枚数を把握してもよい。
上記実施形態によれば、これから処理しようとしているウエハＷに関する被処理体パラメータを把握して、把握した被処理体パラメータに対応する必要補充量の薬液成分（硫酸、過酸化水素水）を、ＳＰＭ液中へのウエハＷの投入前に供給（補充）しているため、ウエハＷの投入後に急激な薬液成分の減少が生じたとしても、薬液成分濃度が許容下限値を下回らないようにすることができるか、あるいは薬液成分濃度が許容下限値を下回っている期間を最小限に抑制することができる。このため、予定していた処理時間内に確実に所望の処理結果（ウエハＷ上のレジストを剥離すること）を得ることができる。すなわち、ＳＰＭ処理装置２ひいてはウエハ処理システム１のスループットの低下を防止することができ、レジストの剥離不良を防止することができる。
また、ウエハＷの投入前特に投入直前に硫酸、過酸化水素水を補充することにより、硫酸と過酸化水素との反応により生成したカロ酸が分解する前にレジストと反応するため、レジスト除去処理を効率良く行うことができる。
上記のようにウエハＷの投入前に比較的大量の薬液成分の補充を行うと、一時的にＳＰＭ液中の薬液成分濃度が比較的高くなる。しかしながら、ＳＰＭ処理においては、薬液成分濃度が多少高くなっても、ウエハＷのレジスト以外の部分が問題となるようなダメージを受けることはない。
上記実施形態では、薬液成分の先取り補充は、ＳＰＭ液中へのウエハＷ投入前（好ましくは直前）としたが、これに限定されるものではなく、ウエハＷ投入と同時、あるいはウエハＷ投入の直後に行ってもよい。この場合も、上記実施形態とほぼ同一の効果を得ることができる。なお、薬液成分の先取り補充は、ウエハＷの投入前から投入後にわたって行ってもよい。この場合、薬液成分の先取り補充は、ウエハＷの投入時点からＳＰＭ処理時間（ウエハＷをＳＰＭ液に浸漬している時間）の１／１０程度前の時点から、ウエハＷの投入時点からＳＰＭ処理時間の１／１０程度後の時点までの期間内に行うことが好ましい。つまり、ＳＰＭ処理時間が１０分ならば、ウエハＷの投入の１分前からウエハＷの投入の１分後までの期間である。
上記実施形態では、ＳＰＭ液に対する薬液成分の補充は、外槽２１１に薬液成分を供給することにより行ったが、これに限定されるものではなく、ＳＰＭ処理槽２１、外槽２１１及び循環ライン４１０から構成される循環系の任意の位置に供給してもよい。例えば、循環ライン４１０内を流れるＳＰＭ液中に薬液成分を供給してもよい。また例えば、ウエハＷがＳＰＭ処理槽２１内に無いときならば、ＳＰＭ処理槽２１内に直接薬液成分を補充してもよい。つまり、過酸化水素水供給部４２及び硫酸供給部４３はそれぞれ、上記循環系内の一つ以上の場所に接続することができる。
処理液がＳＰＭ液以外の場合にも、ウエハＷの投入前（または投入直後）の薬液成分の補充は有益である。例えば、処理液が、半導体装置製造における洗浄処理で用いられるアンモニアと過酸化水素水の混合液、リン酸と過酸化水素水との混合液、塩酸と過酸化水素水との混合液などであってもよい。但し、薬液成分濃度を高くしすぎると、除去対象物以外のウエハＷ上の膜に無視することのできない程度のダメージが生じるおそれがある場合には、薬液成分の補充量はダメージが問題とならない程度に抑えることが望ましい。また、混合液は２種類の薬液を混合したものに限定されず、３種類以上の薬液を混合したものであってもよい。
処理対象の基板は、半導体ウエハＷに限定されるものではなく、ガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。
ウエハ投入の直前に過酸化水素水と硫酸とを補充した場合の効果について確認する試験を行った。試験は、図２に記載された構成を有するＳＰＭ処理装置を用いて行った。比較例では、常時、先に説明したフィードバック制御１によりＳＰＭ液中の薬液成分の濃度管理を行った。実施例では、先に説明したフィードバック制御１に加えて上述した実施形態に係るウエハＷの投入前の薬液成分の補充を行った。但し、ウエハＷの投入直前の薬液成分の補充を行っているときには、フィードバック制御１を無効とした。
比較例の試験結果を図３に、実施例の試験結果を図４のグラフにそれぞれ示す。各グラフの上段は、ＳＰＭ液中の過酸化水素濃度の経時変化を示している。Ｌは過酸化水素濃度の許容下限値を意味している。「WAFER IN」と記載された矢印は、ウエハがＳＰＭ処理槽内に貯留されたＳＰＭ液に浸漬されている期間を表している。各グラフの下段は、ＳＰＭ液中への過酸化水素水の供給タイミングを示している。パルス状の立ち上がりが、過酸化水素水の供給を示している。ＳＰＭ液中への過酸化水素水の供給流量は常に一定であり、過酸化水素水の供給総量は供給時間を変化させることにより調節している。ハッチングが付けられたバルス状の立ち上がりが、ウエハ投入直前の過酸化水素水の供給を示している。
図３に示すように、比較例では、ウエハ投入直後に大幅な過酸化水素濃度の低下が生じており、また、一旦、許容下限値Ｌ未満に低下した過酸化水素濃度が許容下限値Ｌ以上で安定するまでに比較的長時間を必要とした。これに対して、図４に示すように、実施例では、ウエハ投入後も、ＳＰＭ液中の過酸化水素濃度が許容下限値Ｌ以上の値にほぼ維持されていた。硫酸についての結果の表示は省略するが、概ね同じ傾向の結果が得られた。
Ｗ 基板（半導体ウエハ）
５ 制御部
２１ 処理槽（ＳＰＭ処理槽）
４２，４３ 薬液成分供給部（過酸化水素水供給部、硫酸供給部）
４４１ 濃度検出部

Claims (8)

  1. 処理液が貯留され、貯留された処理液に基板が浸漬されて基板の処理が行われる処理槽と、
    前記処理液に対して、前記処理液を生成するための薬液成分を供給する薬液成分供給部と、
    前記処理液中に含まれる薬液成分の濃度を検出する濃度検出部と、
    前記濃度検出部により検出された薬液成分の濃度に基づいて、前記処理槽内の処理液中に含まれる薬液成分の濃度が予め定められた許容下限値未満とならないように、前記薬液成分供給部によって前記処理液に薬液成分を補充するフィードバック制御としての第１制御を実行する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記第１制御とは別に、前記処理槽内の処理液中に基板が投入される前若しくは投入された直後に、または基板の投入前から投入後にわたって、当該基板の投入に起因して生じる薬液成分濃度の低下を打ち消すために必要な予め定められた量の薬液成分を、前記薬液成分供給部により前記処理液に補充する第２制御を実行し、
    前記制御部は、前記第２制御の実行の後に、前記処理槽内の処理液中に基板が浸漬されているときに、前記第１制御を実行する
    ことを特徴とする、基板液処理装置。
  2. 前記制御部は、前記第２制御における前記処理液の補充量を、前記基板の投入枚数に応じて変更する、請求項１記載の基板液処理装置。
  3. 前記基板の表面にレジスト膜が形成され、前記処理液はＳＰＭ液であり、前記薬液成分は硫酸及び過酸化水素水であり、
    前記制御部は、
    前記処理槽に投入される前記基板の枚数、
    前記基板の表面に存在する前記レジスト膜の量を表示するパラメータ、
    前記レジスト膜の種類、及び、
    前記ＳＰＭ液の前記レジスト膜に対する反応性に影響を与える前記レジスト膜への処理の有無または度合い
    のうちの少なくとも一つの条件に応じて前記第２制御における前記処理液の補充量を変更する、請求項１記載の基板液処理装置。
  4. 前記処理槽の周囲を囲み前記処理槽からオーバーフローした処理液を受ける外槽と、
    前記外槽と前記処理槽とを接続する循環ラインと、
    前記循環ラインに、前記外槽から前記処理槽に向かう処理液の流れを形成するポンプと、
    をさらに備え、
    前記薬液成分供給部は、前記外槽または前記循環ラインに処理液を供給するように設けられ、前記外槽または前記循環ラインに処理液を供給することにより、前記処理槽内の処理液に薬液成分が補充される、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板液処理装置。
  5. 処理槽に貯留された処理液に基板を浸漬することにより前記基板を処理する基板液処理方法であって、
    前記処理液中に含まれる薬液成分の濃度を検出し、検出結果に基づいて、前記処理槽内の処理液中に含まれる薬液成分の濃度が予め定められた許容下限値未満とならないように前記処理液に薬液成分を補充するフィードバック制御としての第１制御を実行することと、
    前記第１制御とは別に、前記処理槽内の処理液中に基板が投入される前若しくは投入された直後に、または基板の投入前から投入後にわたって、当該基板の投入に起因して生じる薬液成分濃度の低下を打ち消すために必要な予め定められた量の薬液成分を、前記処理液に補充する第２制御を実行すること、
    を備え、
    前記第２制御の実行の後に、前記処理槽内の処理液中に基板が浸漬されているときに、前記第１制御が実行される、基板液処理方法。
  6. 前記第２制御における前記処理液の補充量は、前記基板の投入枚数に応じて変更される、請求項５記載の基板液処理方法。
  7. 前記基板の表面にレジスト膜が形成され、前記処理液はＳＰＭ液であり、前記薬液成分は硫酸及び過酸化水素水であり、
    前記第２制御における前記処理液の補充量は、
    前記処理槽に投入される前記基板の枚数、
    前記基板の表面に存在する前記レジスト膜の量を表示するパラメータ、
    前記レジスト膜の種類、及び、
    前記ＳＰＭ液の前記レジスト膜に対する反応性に影響を与える前記レジスト膜への処理の有無または度合い
    のうちの少なくとも一つの条件に応じて変更される、請求項５記載の基板液処理方法。
  8. 基板液処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理装置を制御して請求項５から７のうちのいずれか一項に記載の基板液処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
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